第2章 热力学第一定律.pptVIP

而液体和固体，由于压力改变对其体积影响很小，因而U也近似看成T 的函数 * 化工生产中常遇到恒容恒压过程，那么在这种情况下会有哪些热力学规律存在。我们接下来讨论这两种情况的热力学规律 * * 在化学化工实验及生产中，常常遇到恒容过程和恒压过程，下面对这两类典型过程中的热进行讨论。 * 摩尔热容、相变焓以及化学反应焓都是非常重要的基础数据 * * * 由恒压和恒容摩尔热容的定义可以推导出两者的关系。。。 * * 前面我们讲到热容是和温度有关系的，那么通常题目中涉及到几种表示方式，我在这里给大家稍微介绍下。 为了避免定积分的复杂计算，我们引入平均摩尔热容。。。 * 接下来我们讲下相变过程时相变热，即相变焓的热力学规律 * 不同相态分为。。。，按过程性质分为。。。 * 首先我们介绍摩尔相变焓 * * 接下来我们讲下化学反应过程的过程热问题，即化学反应焓。。 * 讲反应焓之前，我们先来回顾下以前学的基础知识。。。。 * 从上面可以看出用化学计量系数不能统一表示同一个化学反应进行程度 * * * * * 我们接下来讨论下化学反应中的恒压热和恒容热的关系 * 接下来我们讲下化学反应过程的过程热问题，即化学反应焓。。 * 理想气体绝热可逆过程的体积功 * 通用公式 W = ?U= nCV,m(T2-T1) （绝热 Q=0 ） 利用绝热方程 代入 理气绝热、恒温可逆膨胀过程p-Vm曲线：同始态、末态p相同时，绝热T 更低，Vm 更小，绝热可逆曲线更陡。 p 图2.6.1 p-Vm曲线对比 恒温可逆 绝热可逆 Vm 理气 绝热 Q=0 ，W=?U Wr,a= nCV,m(T2-T1)=4?2.5?8.315?(357.43-240.53) J = 9.720 kJ ?H = nCp,m(T2-T1)=4?3.5?8.315?(357.43-240.53) J = 13.608 kJ 另一方法，用 V 求Wr,a (绝热公式 ) 双原子理气 4 mol 始态 p1 = 50 kPa, V1 = 160 dm3, 绝热可逆压缩 → p2 = 200 kPa。求T2及过程的W, ?U, ?H。 解：双原子理气 CV,m=2.5 R, Cp,m=3.5 R, ? =Cp, m/CV, m=7/5 例 * 绝热过程 过 程 W= -?pambV Q 恒温过程 pamb=0 (自由膨胀) pamb=C (恒外压) pamb=p+dp (可逆过程) 恒压过程 pamb=p =C 恒容过程 绝热过程 pamb= 0 (自由膨胀) pamb=C (恒外压) pamb=p+dp (可逆过程) 小结 理想气体各过程的?U, ?H, Q及W 的计算(PVT变化) * 0 0 0 0 -pamb(V2-V1) pamb(V2-V1) -nRTln(V2/V1) nRTln(V2/V1) -p(V2-V1) nCp,m(T2-T1) 0 nCV,m(T2-T1) nCV,m(T2-T1) nCp,m(T2-T1) 0 0 0 0 -pamb(V2-V1) nCV,m(T2-T1) nCp,m(T2-T1) nCV,m(T2-T1) §2.1 基本概论及术语 §2.10 可逆过程与可逆体积功 §2.3 恒容热、恒压热及焓 §2.4 摩尔热容 §2.5 相变焓 §2.7 化学反应焓 §2.8 标准摩尔反应焓的计算 §2.2 热力第一定律 §2.11 节流膨胀与焦耳-汤姆逊实验 第二章 热力学第一定律 §2.11 节流膨胀与焦耳-汤姆逊实验 理想气体：H =f(T), U=f(T), 只是T的函数。恒T 时, p和V改变，U或H值不变。 真实气体：H=f(T,p); U=f(T,V), 由Joule-Thomson实验证明。 1. Joule-Thomson实验 图2.10.1 Joule-Thomson实验示意图(动画) p2 p1 p2,V2, T2 p1,V1, T1 p1p2 p1 p1,V1, T1 图2.10.1 Joule-Thomson实验示意图 (a) 实验前 定量气体，p1,V1,T1 ?p2,V2,T2, p1p2, 气体通过多孔塞向右侧膨胀。 节流膨胀：在绝热条件下，气体始态、末态压力分别保持恒定的 膨胀过程。 p2 刚性多孔塞 活塞 绝热壁 p2 p2,V2, T2 (b) 实验后 p1 Joule-Thomson实验结果 致冷效应：室温常压下，多数气体经节流膨胀后温度下降。O2, N2, CO2 致热效应：室温常压下，少数气体经节流膨胀后温度升高。H2, He 温度基本不变：各种